Bifidobacterium longum Phytochemical Changes of ... - CRDC

่
Agricultural Sci. J. 42(2)(Suppl.): 433-436 (2011) ว. วิทย์. กษ. 42(2)(พิเศษ): 433-436 (2554)
การเปลี ยนแปลงสารพฤกษเคมีของข้าวกล้องหมักด้วยเชือ Bifidobacterium longum
Phytochemical Changes of Fermented Brown Rice with Bifidobacterium longum
1
จิราภา มาอินทร์ อรพิน เกิดชูชื น 1 และ ณัฎฐา เลาหกุลจิตต์1
Marin, J. 1 , Kerdchoechuen, O. 1 and Laohakunjit, N. 1
Abstract
The change of phyochemical of fermented brown rice cv Khaw Doak Mali 105, Pathum Thani 1, Chainat
1 and fermented black and white glutinous brown rice by Bifidobacterium longum at 37°C for 72 hrs was
conducted. Results showed that fermented rice cv Pathum Thani 1 had the greatest protein (11.25%).
Fermented rice cv. Khaw Doak Mali 105 consisted of the highest fat and ash contents at 2.37% and 2.89%,
respectively. In addition, the highest of vitamin B1, fiber and phenolic compounds was found in fermented
black glutinous brown rice which their values were 0.72 mg/100g, 1.36% and 2.36 mg/g, respectively.
Furthermore, the protein size of all five fermented rice was ranged at 32 kD.
Keywords: brown rice, glutinous brown rice, fermentation, Bifidobacterium longum
บทคัดย่อ
จากการศึกษาการเปลียนแปลงสารสําคัญในข้าวเจ้ากล้องหมัก ได้แก่ ข้าวกล้องพันธุ ์ขาวดอกมะลิ 105 ข้าวกล้อง
พันธุ ์ปทุมธานี 1 ข้าวกล้องพันธุ ์ชัยนาท 1 และข้าวเหนียวกล้องหมัก ได้แก่ ข้าวเหนียวกล้องขาว ข้าวเหนียวกล้องดํา โดยใช้
เชื อ Bifidobacterium longum อุณหภูมิ 37°C เป็ นเวลา 72 ชัวโมง พบว่า ข้าวกล้องหมักพันธุ ์ปทุมธานี 1 มีปริมาณโปรตีน
สูงทีสุดเท่ากับ 11.25% ตามลําดับ สําหรับข้าวกล้องหมักพันธุ ์ขาวดอกมะลิ 105 มีปริมาณไขมันและเถ้าสูงทีสุดเท่ากับ
2.37% และ 2.89% ตามลําดับ ในส่วนของข้าวเหนียวกล้องดําหมักมีปริมาณวิตามินบี 1 เยือใย และสารประกอบฟี นอลิก
สูงทีสุดเท่ากับ 0.72 mg/100g, 1.36% และ 2.36 mg/g ตามลําดับ เพือเปรียบเทียบขนาดโปรตีนในข้าวหมักกับโปรตีนใน
ข้าวสาลี พบว่าขนาดโปรตีนของข้าวกล้องทั ง 5 สายพันธุ ์ทีผ่านกระบวนการหมักมีขนาดอยู ่ในช่วง 32 kD
คําสําคัญ: ข้าวเจ้ากล้อง ข้าวกล้องเหนียว กระบวนการหมัก Bifidobacterium longum
คํานํา
ข้าว (Oryza sativa L.) เป็ นธัญพืชทีสําคัญและเป็ นอาหารหลักของหลายประเทศในแถบเอเชีย (Benzel และ
คณะ, 2001) และถูกนํามาบริโภคเป็ นอาหารหลักของประชากรมากกว่าร้อยละ 50 ของประชากรทัวโลก (Charoenthaikij
และคณะ, 2009) ซึงข้าวทีปลูกเพือบริโภคนั นสามารถแบ่งตามชนิดของแป้ งในเมล็ด ได้แก่ ข้าวเจ้า (non-waxy rice) และ
ข้าวเหนียว (waxy rice) โดยเมล็ดข้าวเจ้าประกอบด้วยแป้ งอะมิโลสประมาณร้อยละ 15-30 และเมล็ดข้าวเหนียว
ประกอบด้วยแป้ งอะมิโลเพกทินเป็ นส่วนใหญ่ และมีอะมิโลสเป็ นส่วนน้อยประมาณร้อยละ 5-7 ข้าวนอกจากอุดมด้วย
สารอาหาร ได้แก่ โปรตีนทีมีกรดอะมิโนจําเป็ นหลายชนิด คาร์โบไฮเดรต วิตามิน ใยอาหาร ยังมีสารพฤกษเคมี ซึงสะสมอยู
ในส่วนของคัพภะ (embryo) หรือจมูกข้าว (germ) และส่วนของ starchy endosperm (Juliano และคณะ, 1993;
Ohtsubo และคณะ, 2005; Das และคณะ, 2008) ทั งนี ข้าวขาวทีนิยมบริโภคนั นมีสารสําคัญในปริมาณน้อย ในปัจจุบันจึง
หันมาสนใจบริโภคข้าวกล้องกันมากขึ นในกลุ ่มผู ้รักสุขภาพ โดยข้าวกล้องคือข้าวทีกะเทาะเปลือกออกแต่ยังไม่ได้ขัดสี จึงยัง
มีจมูกข้าวและเยือหุ ้มเมล็ดข้าวติดอยู ่กับเมล็ด ซึงประกอบไปด้วยสารอาหารทีมากกว่าข้าวขาว (Champagne และคณะ,
2004) โดยมีปริมาณโปตีน 7.1-8.3% ไขมัน 1.6-2.8% ใยอาหาร 0.6-1.0 และคาร์โบไฮเดรต 72.9-75.9% (Willis และคณะ
, 1982) ซึงกระบวนการหมักเป็ นกระบวนการทีนิยมใช้ปรับปรุงคุณค่าทางโภชนาการโดยการใช้จุลินทรีย์ทีเป็ นประโยชน์ ซึง
สามารถเพิมสารเสริมฤทธิ ทางชีวภาพ ได้แก่ โปรตีน กรดอะมิโน ไขมัน และวิตามินต่างๆ (Abiodun และคณะ, 1999)
โดยเฉพาะเชื อแลคติคแอซิดแบคทีเรียสามารถปรับปรุงคุณค่าทางโภชนาการและปริมาณไลซีนให้เพิมขึ นได้ (Hamad และ
คณะ, 1979) และยังมีรายงานเพิมเติมว่าข้าวกล้องทีผ่านกระบวนการหมักมีปริมาณ crude protein, total sugars,
1
คณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี 49 ถนนเทียนทะเล แขวงท่าข้าม เขตบางขุนเทียน กรุงเทพ 10150
1
School of Bioresources and Technology, King Mongkut’s University of Technology Thonburi, 49 Tientalay Rd., Thakam, Bangkhuntein, Bangkok 10150

์
์
434 6 ปี ที 42 ฉบับที 2 (พิเศษ) พฤษภาคม - สิงหาคม 2554 ว. วิทยาศาสตร์เกษตร
reducing sugar, total free amino acid contents, thiamin, niacin และ pyridoxine เพิมขึ น (Moongngarm และคณะ,
2010) ดังนั นงานวิจัยนี จึงมีวัตถุประสงค์เพือศึกษาการเปลียนแปลงสารพฤกษเคมีของข้าวกล้องพันธุ ์ขาวดอกมะลิ 105
ปทุมธานี ชัยนาท 1 ข้าวเหนียวกล้องขาว และข้าวเหนียวกล้องดํา หมักด้วยเชื อ Bifidobacterium longum เพือนํามาใช้
เป็ นอาหารเสริมสุขภาพ
อุปกรณ์และวิธีการ
เตรียมเชื อ Bifidobacterium longum โดยเขียเชื อจาก stock แล้ว streak ลงplate บ่มที 37˚C เป็ นเวลา 24
ชัวโมง หรือจนกว่าเชื อเจริญ จากนั นแตะโคโลนีเดียวลง flask ทีบรรจุ nutrient broth (NB) 50 ml. เขย่าเป็ นเวลา 24 ชัวโมง
หรือจนกว่ามีความขุ ่น ทีมีค่า OD เทียบกับ Mc farland standard no. 0.5
นําวัตถุดิบข้าวเจ้ากล้อง 3 พันธุ ์ ได้แก่ ขาวดอกมะลิ 105 ปทุมธานี และชัยนาท 1 และข้าวเหนียวกล้อง 2 พันธุ
ได้แก่ ข้าวเหนียวขาว และข้าวเหนียวดํา มาหมักด้วยเชื อ Bifidobacterium longum โดยinoculatedเชื อ 10% หมักที
อุณหภูมิ 37˚C เป็ นเวลา 36 ชัวโมง จากนั นอบด้วยตู ้อบลมร้อนทีอุณหภูมิ 60˚C เป็ นเวลา 24 ชัวโมง บดให้ละเอียด แล้ว
นําไปวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี ได้แก่ โปรตีน ไขมัน เยือใย ความชื น และเถ้า ตามวิธีของ Association of Official
Analytical Chemists (AOAC, 2000)
วิเคราะห์ปริมาณวิตามินบี 1 ดัดแปลงตามวิธีของ Moongngarm และคณะ (2010) โดยชังตัวอย่าง 0.1 กรัม
ละลายในนํ ากลัน 10 มิลลิลิตร เขย่าเป็ นเนื อเดียวกัน กรองด้วยกระดาษกรองเบอร์ 1 ปิ เปตสารตัวอย่าง 1 มิลลิลิตร เติม
NH 4 Cl-NH 3 H 2 O buffer เติม 1% Tween 20 และหยด 0.05% phenol red 1-2 หยด ผสมให้เข้ากัน ทิ งไว้ทีอุณหภูมิห้อง 10
นาที วัดค่าดูดกลืนแสงโดยเครือง spectrophotometer ทีความยาวคลืน 427 นาโนเมตร
สําหรับปริมาณสารประกอบฟิ นอลิค ดัดแปลงตามวิธีของ Iqbal (2005) โดยสกัดตัวอย่าง 3 กรัมด้วย 80% เม
ทานอล 30 มิลลิลิตร เขย่าเป็ นเวลา 24 ชัวโมง กรองด้วยกระดาษกรองเบอร์ 1 ปิ เปตสารตัวอย่าง 50 ไมโครลิตร เติมนํ า
กลันปริมาตร 950 ไมโครลิตร เติม 10% Folin-Ciocalteu phenol reagent และ 7.5% Na 2 CO ผสมให้เข้ากัน ทิ งที
อุณหภูมิห้องเป็ นเวลา 2 ชัวโมง จึงวัดค่าดูดกลืนแสงที 760 นาโนเมตร ส่วนขนาดโมเลกุลของโปรตีนในข้าวทั ง 5 สายพันธุ
เปรียบเทียบกับโปรตีนในข้าวสาลี (wheat gluten) โดยวิธี sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel
electrophoresis (SDS-PAGE)
ผลและวิจารณ์ผลการทดลอง
จากการศึกษาสารสําคัญในข้าวเจ้ากล้อง 3 พันธุ ์ ได้แก่ ขาวดอกมะลิ 105 ปทุมธานี และชัยนาท 1 และข้าว
เหนียวกล้อง 2 พันธุ ์ ได้แก่ ข้าวเหนียวขาว และข้าวเหนียวดําทีผ่านการหมักด้วยเชื อ Bifidobacterium longum ทีอุณหภูมิ
37˚C เป็ นเวลา 72 ชัวโมง โดยวิเคราะห์การเปลียนแปลงองค์ประกอบทางเคมี ได้แก่ โปรตีน ไขมัน เยือใย ความชื น เถ้า
วิตามินบี 1 และ สารประกอบฟินอลิค พบว่า ข้าวทีมีปริมาณโปรตีนมากทีสุดคือ ข้าวกล้องหมักพันธุ ์ปทุมธานี 1 (11.25%)
รองลงมาคือพันธุ ์ชัยนาท 1 ขาวดอกมะลิ 105 ข้าวเหนียวกล้องขาวหมัก และข้าวเหนียวกล้องดําหมัก สาเหตุทีโปรตีนของ
ข้าวกล้องเพิมขึ นเนืองจากจุลินทรีย์อาจส่งผลให้การทํางานของเอนไซม์เพิมขึ นและเกิดการย่อยสลายโปรตีนในระหว่างการ
หมัก (Sripriya และคณะ, 1997) สําหรับปริมาณไขมันพบมากทีสุดในข้าวกล้องหมักพันธุ ์ขาวดอกมะลิ 105 เท่ากับ 2.37%
รองลงมาคือ พันธุ ์ปทุมธานี 1 พันธุ ์ชัยนาท 1 ข้าวเหนียวกล้องดําหมัก และ ข้าวเหนียวกล้องขาวหมัก โดยในเมล็ดข้าวจะ
ประกอบด้วยไขมันชนิดไม่อิมตัวสูง ซึงในข้าวกล้องจะมีปริมาณไขมันมากกว่าในข้าวขาวเพราะในระหว่างกระบวนการขัดสี
จะส่งผลให้เยือหุ ้มเมล็ดหลุดออก ซึงเป็ นสาเหตุหลักทีทําเกิดการสูญเสียปริมาณไขมันในข้าวขัดสี ทั งนี สายพันธุ ์ทีมีปริมาณ
เยือใย วิตามีนบี 1 และสารประกอบฟี นอลิคสูงทีสุดคือ ข้าวเหนียวกล้องดําหมักมีปริมาณเท่ากับ 0.72 mg/100g, 1.36%
และ 2.36 mg/g ตามลําดับ ทั งนี สาเหตุทีพบสารประกอบฟี นอลิคมากทีสุดในข้าวเหนียวกล้องดําเป็ นเพราะข้าวทีมีสีดํามี
ปริมาณสารแอนโธไซยานินสูง (Escribano-Bailon และคณะ, 2004) ต่อมาเมือนําข้าวกล้องหมักทั ง 5 สายพันธุ ์มาหาขนาด
ของโปรตีนเปรียบเทียบกับ wheat gluten ในข้าวสาลี พบว่า ขนาดโปรตีนของข้าวกล้องหมักทั ง 5 พันธุ ์อยู ่ที 32 kD
สรุปผล
กระบวนการหมักด้วยเชื อ Bifidobacterium longum ทีอุณหภูมิ 37˚C เป็ นเวลา 72 ชัวโมง ส่งผลให้ข้าวกล้องเจ้า
และข้าวเหนียวกล้องมีคุณค่าทางโภชนาการเพิมขึ น ทั งนี สายพันธุ ์ของข้าวจัดเป็ นตัวแปรสําคัญทีจะส่งเสริมการเพิมขึ นของ

ว. วิทยาศาสตร์เกษตร ปี ที 42 ฉบับที 2 (พิเศษ) พฤษภาคม - สิงหาคม 2554 435
สารสําคัญ โดยข้าวต่างสายพันธุ ์กันจะมีปริมาณสารอาหารเพิมขึ นไม่เหมือนกัน แต่ขนาดของโปรตีนในข้าวกล้องเจ้าและ
ข้าวเหนียวกล้องทีผ่านและไม่ผ่านการหมักมีขนาดไม่แตกต่างกันมากนัก
เอกสารอ้างอิง
AOAC, 2000, Official Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists, Washington, D.C.
Abiodun, I.S., Onilude, A.A. and Ibidapo, O.T., 1999, Biochemical Composition of Infant Weaning Food
Fabricated from Fermented Blends of Cereal and Soybean, Food Chemistry, 65: 35-39.
Benzie, I.F.F. and Strain, J.J., 1996, The Ferric Reducing Ability of Plasma (FRAP) as a Measure of “antioxidant
power” the FRAP Assay, Analytical Biochemistry, 239: 70-76.
Champagne, E.T., Wood, D.F., Juliano, B.O. and Bechtel, D.B., 2004, The Rice Grain and its Gross
Composition, Rice American Association of Cereal Chemistry, xxx: 77- 107.
Chang. L.W., Yen, W.J., Huangb, S.C. and DerDuh, P., 2002, Antioxidant Activity of Sesame Coat, Food
Chemistry, 78: 347–354.
Charalampopoulos, D., Wang, R., Pandiella, S.S. and Webb, C., 2002, Application of Cereals and Cereal
Components in Functional Food, International Journal of food microbiology, 79: 131-141.
Charoenthaikij, P., Jangchud, K., Jangchud, A., Piyachomkwan, K., Tungtrakul, P. and Prinyawiwatkul, W.,
2009, Germination Conditions Affect Physicochemical Properties of Germinated Brown Rice Flour, Journal
of Food Science, 74: 658-665.
Das, M., Gupta, S., Kapoor, V., Banerjee, R. and Bal, S., 2008, Enzymatic Polishing of Rice: A New Processing
Technology, Food Science and Technology, 41: 2079-2084.
Escribano-Bailon, M.T., Santos-Buelga, C. and Rivas-Gonzalo, J.C., 2004, Anthocyanins in Cereals, Journal of
Chroma-tography A, 1054: 129–141.
Hamad, A.M. and Fields, M.L., 1979, Evaluation of the Protein Quality and Available Lysine of Germinated and
Fermented Cereals, Journal of Food Science, 44: 456–459.
Iqbal, S., Bhanger, M.I. and Anwar, F., 2005, Antioxidant Properties and Components of Some Commercially
Available Varieties of Rice Bran in Pakistan, Food Chemistry, 93(2): 265–272.
Juliano, B.O., 1993, Rice Consumption and Nutrition Problem in Rice-Consuming Countries; Rice in human
nutrition, Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), xxx: 17-34.
Moongngarm, A. and Saetung, N., 2010, Comparison of Chemical Compositions and Bioactive Compounds of
Germinated Rough Rice and Brown Rice, Food Chemistry, 122: 782-788.
Ohtsubo, K., Suzuki, K., Yasui, Y. and Kasumi, T., 2005, Bio-functional Components in the Processed Pregerminated
Brown Rice by a Twin-screw Extruder, Journal of Food Compost Anal, 18: 303-316.
Sripriya, G., Antony, U. and Chandra, T.S., 1997, Changes in Carbohydrate, Free Amino Acids, Organic Acids,
Phytate and HCl Extractability of Minerals During Germination and Fermentation of Finger Millet (Eleusine
coracana), Food Chemistry, 58: 345-350.
Willis, R.B.H., Palipane, L.B. and Green field, H., 1982, Composition of Australian Foods. B: Rice, Food
Technology Association of Australia, 34: 66-68.

436 434 6 ปี ที 42 ฉบับที 2 (พิเศษ) พฤษภาคม - สิงหาคม 2554 ว. วิทยาศาสตร์เกษตร
Table1 Nutritional values of fermented brown rice with Bifidobacterium longum.
Brown rice
Protein
(%)
Fat
(%)
Fibre
(%)
Moisture (%)
Ash
(%)
Vitamin B1
(mg/100g)
Phenolic
(mg/g)
Khaw Doak
Mali 105 10.66±0.07 2.37±1.28 1.07±0.16 11.54±0.88 2.89±1.98 0.63±0.05 0.45±1.23
Pathum
Thani 1 11.25±1.24 2.15±1.44 0.82±0.04 11.81±0.76 1.51±0.06 0.68±0.01 0.57±0.62
Chai-nat 1 10.80±0.33 2.04±1.24 0.98±0.04 11.20±0.16 1.64±0.07 0.67±0.02 0.44±0.61
black
glutinous
rice
white
glutinous
rice
9.61±0.13 1.39±0.15 1.21±0.04 10.79±0.14 1.58±0.03 0.66±0.08 0.55±2.44
10.44±0.06 1.53±0.03 1.36±0.78 10.51±0.10 1.56±0.11 0.72±0.07 2.36±13.37
Figure1 Molecular size of protein from fermented rice compared with wheat gluten; F1=rice cv KDML 105,
F2= Pathumthani 1, F3=Chainat 1, F4= white waxy rice, and F5= black waxy rice.